(57)【要約】【課題】残砂を容易かつ確実に検出することが可能な中子、中子の残砂の検出方法及び中子の残砂の検出装置を提供する。【解決手段】残砂検出装置１に、シリンダヘッド１５の表面に紫外線、Ｘ線または電子線を照射する照射手段２と、蛍光砂１２が発する可視光または紫外線を検出する検出手段３と、を具備し、蛍光体を被覆した蛍光砂１２を少なくとも一部に含む中子１０をシリンダヘッド１５から除去した後に、シリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２を検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂に蛍光体を被覆して形成した蛍光砂を少なくとも一部に含むことを特徴とする中子。
【請求項２】
砂に蛍光体を被覆して蛍光砂を形成する蛍光砂形成工程と、
該蛍光砂を少なくとも一部に含む中子を形成する中子形成工程と、
該中子を用いて所定の形状の鋳物を鋳造する鋳造工程と、
該鋳物から該中子を除去する中子除去工程と、
該鋳物の表面に紫外線、Ｘ線または電子線を照射し、該鋳物の表面に残留する蛍光砂が発する可視光または紫外線を検出する残砂検出工程と、
を具備することを特徴とする残砂検出方法。
【請求項３】
蛍光体を被覆した蛍光砂を少なくとも一部に含む中子を鋳物から除去した後に、該鋳物の表面に残留した蛍光砂を検出する残砂検出装置であって、
該鋳物の表面に紫外線、Ｘ線または電子線を照射する照射手段と、
該蛍光砂が発する可視光または紫外線を検出する検出手段と、
を具備することを特徴とする残砂検出装置。
【請求項４】
前記照射手段は、
所定の波長の紫外線、Ｘ線または電子線を発生させる光源と、
該光源により発生した所定の波長の紫外線、Ｘ線または電子線を伝送し、前記鋳物の表面に照射する照射側ライトガイドと、
を具備することを特徴とする請求項３に記載の残砂検出装置。
【請求項５】
前記照射側ライトガイドはリキッドライトガイドであることを特徴とする請求項４に記載の残砂検出装置。
【請求項６】
前記検出手段は、
前記鋳物の表面に残留した蛍光砂が発する可視光または紫外線を伝送する検出側ライトガイドと、
該検出側ライトガイドにより伝送された可視光または紫外線の量を検出するフォトンカウンターと、
を具備することを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載の残砂検出装置。
【請求項７】
前記検出手段は、
複数の前記検出側ライトガイドを具備する場合において、
該複数の検出側ライトガイドと前記フォトンカウンターとの間に配置され、該複数の検出側ライトガイドが伝送する可視光または紫外線をそれぞれ遮断または通過するように切り替え可能とするシャッターを具備することを特徴とする請求項６に記載の残砂検出装置。
【請求項８】
前記検出手段は、
前記検出側ライトガイドと前記フォトンカウンターとの間に配置され、前記蛍光砂が発する可視光または紫外線を選択的に通過させるフィルターと、該フィルターを通過した可視光または紫外線を増幅する光電子倍増管と、を具備する検出ヘッド、
を具備することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の残砂検出装置。
【請求項９】
前記検出側ライトガイドはリキッドライトガイドであることを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれか一項に記載の残砂検出装置。
【請求項１０】
前記検出側ライトガイドの受光部に広角度のレンズを設けたことを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれか一項に記載の残砂検出装置。
【請求項１１】
前記検出手段はボアスコープを具備することを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載の残砂検出装置。
【請求項１２】
前記ボアスコープの受光部に広角度のレンズを設けたことを特徴とする請求項１１に記載の残砂検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳物の内部空間を形成するために用いられる中子を構成する砂が、鋳造後の鋳物の表面に残留した場合において、当該砂を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンのシリンダヘッド等、形状が複雑でアンダーカット部や中空部を有する鋳物を鋳造する場合に、鋳造用の鋳型の内部に別の鋳型である中子を配置する技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
このような中子のうち、砂等の粉粒体（粉体、粒体またはこれらの混合物）をバインダー等を用いて所定の形状に成形した、いわゆる崩壊性の中子を形成する代表的な方法としては、（１）シェルモールド法、（２）ＲＣＳ法等が挙げられる。
（１）シェルモールド法は砂（乾燥骨材）とフェノール樹脂とヘキサミン（ヘキサメチレンテトラミン）との混合物を約２５０℃に加熱した金型上に供給し、金型の熱によりフェノール樹脂を溶融するとともにヘキサミンの熱分解により生じたホルムアルデヒドによりフェノール樹脂の重合度を高めて砂粒同士を融着させることにより、殻状の中子を形成する方法である。
（２）ＲＣＳ（Ｒｅｓｉｎ  Ｃｏａｔｅｄ  Ｓａｎｄ）法は、金型上に砂とフェノール樹脂とヘキサミンとの混合物を供給する際の粉塵の発生、砂とフェノール樹脂の比重差に起因する偏析等のシェルモールド法の問題点を解消したものであり、砂（乾燥骨材）と液状または溶融フェノール樹脂とヘキサミンとを加熱混練して砂粒の表面にフェノール樹脂とヘキサミンを均一に分散、被覆し、次いでフェノール樹脂の融点以下の温度でこれらの混練を続けることにより、樹脂被覆砂粒、すなわちＲＣＳを形成し、該ＲＣＳを約２５０℃に加熱した金型に供給することにより殻状の中子を形成する方法である。
【０００３】
上記方法等により得られた中子を用いて鋳物を鋳造した場合、鋳物を鋳型から取り出した後、中子を砕いて鋳物から除去する必要があるが、当該鋳物の表面に中子を構成する砂が一部付着して残留する場合がある（以下、鋳物表面に付着、残留した中子由来の砂を本出願においては「残砂」と呼ぶこととする）。
そして、残砂は鋳物の製品品質の低下の原因となり得るため、鋳物の表面に残留する残砂の有無を作業者が目視で検査、除去している。
【特許文献１】特開平４−１９７５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、目視による鋳物の表面に残留する残砂の有無の検査は、（Ａ）残砂は微小な粒であり、特に残砂が少量の場合には目視で確実に発見することが困難であること、（Ｂ）鋳物において中子が配置されていた部分およびその周辺部は通常は複雑な形状をしているために目視による検査が面倒であり、作業者への負担が大きく、作業効率が良くないこと、（Ｃ）複数の作業者で行った場合に、作業者間の検査の精度にばらつきが生じやすいこと、といった問題がある。
【０００５】
本発明は以上の如き状況に鑑み、残砂を容易かつ確実に検出することが可能な中子、中子の残砂の検出方法及び中子の残砂の検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、
砂に蛍光体を被覆して形成した蛍光砂を少なくとも一部に含むものである。
【０００８】
請求項２においては、
砂に蛍光体を被覆して蛍光砂を形成する蛍光砂形成工程と、
該蛍光砂を少なくとも一部に含む中子を形成する中子形成工程と、
該中子を用いて所定の形状の鋳物を鋳造する鋳造工程と、
該鋳物から該中子を除去する中子除去工程と、
該鋳物の表面に紫外線、Ｘ線または電子線を照射し、該鋳物の表面に残留する蛍光砂が発する可視光または紫外線を検出する残砂検出工程と、
を具備するものである。
【０００９】
請求項３においては、
蛍光体を被覆した蛍光砂を少なくとも一部に含む中子を鋳物から除去した後に、該鋳物の表面に残留した蛍光砂を検出する残砂検出装置であって、
該鋳物の表面に紫外線、Ｘ線または電子線を照射する照射手段と、
該蛍光砂が発する可視光または紫外線を検出する検出手段と、
を具備するものである。
【００１０】
請求項４においては、
前記照射手段は、
所定の波長の紫外線、Ｘ線または電子線を発生させる光源と、
該光源により発生した所定の波長の紫外線、Ｘ線または電子線を伝送し、前記鋳物の表面に照射する照射側ライトガイドと、
を具備するものである。
【００１１】
請求項５においては、
前記照射側ライトガイドはリキッドライトガイドであるものである。
【００１２】
請求項６においては、
前記検出手段は、
前記鋳物の表面に残留した蛍光砂が発する可視光または紫外線を伝送する検出側ライトガイドと、
該検出側ライトガイドにより伝送された可視光または紫外線の量を検出するフォトンカウンターと、
を具備するものである。
【００１３】
請求項７においては、
前記検出手段は、
複数の前記検出側ライトガイドを具備する場合において、
該複数の検出側ライトガイドと前記フォトンカウンターとの間に配置され、該複数の検出側ライトガイドが伝送する可視光または紫外線をそれぞれ遮断または通過するように切り替え可能とするシャッターを具備するものである。
【００１４】
請求項８においては、
前記検出手段は、
前記検出側ライトガイドと前記フォトンカウンターとの間に配置され、前記蛍光砂が発する可視光または紫外線を選択的に通過させるフィルターと、該フィルターを通過した可視光または紫外線を増幅する光電子倍増管と、を具備する検出ヘッド、
を具備するものである。
【００１５】
請求項９においては、
前記検出側ライトガイドはリキッドライトガイドであるものである。
【００１６】
請求項１０においては、
前記検出側ライトガイドの受光部に広角度のレンズを設けたものである。
【００１７】
請求項１１においては、
前記検出手段はボアスコープを具備するものである。
【００１８】
請求項１２においては、
前記ボアスコープの受光部に広角度のレンズを設けたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２０】
請求項１においては、当該中子を用いて鋳造した鋳物の表面に紫外線、Ｘ線または電子線を照射すると、該表面に残留している蛍光砂は可視光または紫外線を発する。そのため、鋳物の表面に残留する蛍光砂を通常の砂よりも容易かつ確実に検出することが可能である。
【００２１】
請求項２においては、鋳物の表面に残留する蛍光砂を容易かつ確実に検出することが可能である。
【００２２】
請求項３においては、鋳物の表面に残留する蛍光砂を容易かつ確実に検出することが可能である。
【００２３】
請求項４においては、鋳物の表面、特に中子と接触していた部分およびその周囲の形状が複雑な場合でも、確実に所定の波長の紫外線、Ｘ線または電子線を照射することが可能である。
【００２４】
請求項５においては、紫外線やＸ線、電子線の伝送時の損失が少なく、鋳物の表面により強い紫外線やＸ線、電子線を照射することが可能である。
【００２５】
請求項６においては、鋳物の表面に残留する蛍光砂を容易かつ確実に検出することが可能である。
また、鋳物の表面に残留する蛍光砂の検出に要する時間を短縮することが可能である。
【００２６】
請求項７においては、鋳物の表面の複数の箇所に残留する蛍光砂を検出する場合に、その都度検出側ライトガイドの位置を変えて検出する必要が無く、作業性に優れる。
【００２７】
請求項８においては、蛍光砂が発する可視光または紫外線が微弱な場合でもこれを確実に検出することが可能である。
【００２８】
請求項９においては、可視光や紫外線の伝送時の損失が少ないため、鋳物の表面に残留した蛍光砂の検出精度を向上させることが可能である。
【００２９】
請求項１０においては、検出側ライトガイドの視野角、すなわち蛍光砂の発する可視光または紫外線を受光可能な範囲が広くなり、より確実に鋳物の表面に残留した蛍光砂を検出することが可能である。
【００３０】
請求項１１においては、鋳物の表面に残留する蛍光砂を容易かつ確実に検出することが可能である。
【００３１】
請求項１２においては、ボアスコープの視野角、すなわち蛍光砂の発する可視光または紫外線を受光可能な範囲が広くなり、より確実に鋳物の表面に残留した蛍光砂を検出することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下では、図１を用いて本発明に係る中子の実施の一形態である中子１０の構成について説明する。
ここで、本出願における「中子」は、鋳物を鋳造するための主たる鋳型の内部に設けられ、該鋳物のアンダーカット部や中空部に対応する部分等を成形するための別の鋳型を指すものとする。
また、「鋳物」は、鋳型に供給した溶湯を凝固させて所定の形状に成形したものを広く指すものとする。溶湯には、溶融状態の鋳鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金その他の金属の他、溶融状態の樹脂等も含まれる。
【００３３】
本実施例の中子１０は、いわゆる崩壊性の中子である。
本出願における「崩壊性の中子」は、砂と、該砂を所定の形状に固めるためのバインダーと、を具備する中子を指すものとする。崩壊性の中子は、細かく砕く、すなわち崩壊させることにより鋳造後の鋳物から除去される。
【００３４】
本出願における「砂」は砂粒の集合体であって、一般的に中子の形成に用いられている砂を全て含むものとする。
砂の具体例としては、石英（ＳｉＯ２）を主成分とする「山砂」や「珪砂」（日本工業規格：ＪＩＳ  Ｇ５９０１、ＪＩＳ  Ｇ５９０２を参照）、ジルコン砂（示成式：ＺｒＳｉＯ４）、炭素粒を主成分とするカーボン砂の他、カンラン石を破砕して得られるオリビン砂（示成式：（Ｍｇ，Ｆｅ）２ＳｉＯ４）、造粒により作られたムライト系のセラミック砂、フェロニッケル鋼滓を風砕処理したもの等が挙げられる。
【００３５】
本出願における砂の粒径は特に限定されない。これは、中子に求められる性質（強度に優れていること、ガス発生量が少ないこと、温度変化による膨張が少ないこと、耐熱性に優れている（中子が化学的に焼着しない）こと、通気性に優れていること、充填性に優れている（中子が物理的に焼着しない）こと、残留強度が低い（注湯後の中子の強度が低く、鋳物から中子を除去しやすい）こと、等）に応じて砂の種類および砂の粒径、粒径の分布等を適宜選択することが望ましく、また、本発明に係る中子は、後述する如く、該中子を構成する砂の粒径に関わらず同様の効果を奏するからである。
【００３６】
図１の（ａ）は、本実施例の中子１０を示す模式図であり、図１の（ｂ）は、中子１０の表面の一部（図１の（ａ）において点線で囲まれた部分）を拡大した模式図である。
図１の（ｂ）に示す如く、本実施例の中子１０は、ＲＣＳ１１および蛍光砂１２を含む。
【００３７】
ＲＣＳ１１は、はＲＣＳ法により得られる砂である。すなわち、出発材となる砂と、バインダーとなる液状または溶融フェノール樹脂とヘキサミンと、を加熱混練することにより、砂の表面にフェノール樹脂とヘキサミンを均一に分散、被覆したものである。
【００３８】
本出願における「蛍光砂」は、表面の少なくとも一部に（一部または全部に）蛍光体を被覆した砂粒の集合体を指すものとする。
また、本出願における「蛍光体」は、後述の具体例に限定されず、紫外線、Ｘ線、電子線等を照射すると所定の波長の可視光または紫外線を発する性質を有するものを全て含むものとする。
なお、中子１０は鋳造時に鋳物に接触するものであるため、その温度が溶湯の温度付近まで上昇し、その後室温まで冷却される。従って、蛍光体は、このような温度変化を受けた後も紫外線、Ｘ線、電子線等を照射すると所定の波長の可視光または紫外線を発する性質を有することが求められる。そして、上記溶湯の温度は溶湯を構成する材料により異なるため、当該溶湯を構成する材料に応じて蛍光体を選択することが望ましい。
【００３９】
本出願における蛍光体の具体例としては、以下のものが挙げられる。
（ａ）紫外線を発する蛍光体
（Ｙ，Ｓｒ）ＴａＯ４：Ｎｂ、ＢａＳｉ２Ｏ５：Ｐｂ
（ｂ）青色光を発する蛍光体
ＺｎＳ：Ａｇ、３（Ｂａ，Ｍｇ），８Ａｌ２Ｏ３：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、ＣａＷＯ４
（ｃ）青緑色光を発する蛍光体
３（Ｂａ，Ｍｇ）Ｏ，８Ａｌ２Ｏ３：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２：Ｅｕ
（ｄ）緑色光を発する蛍光体
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ、（Ｌａ，Ｃｅ）（Ｐ，Ｂ）Ｏ４：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、
（ｅ）橙色光を発する蛍光体
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｍｇ）３（ＰＯ４）２：Ｓｎ
（ｆ）赤色光を発する蛍光体
Ｙ２Ｏ２Ｓ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ
（ｇ）白色光を発する蛍光体
Ｃａ１０（ＰＯ４）６ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ
【００４０】
本実施例の蛍光砂１２は、出発材となる砂と、バインダーとなる液状または溶融フェノール樹脂とヘキサミンと、蛍光体と、を加熱混練することにより砂粒の表面にフェノール樹脂とヘキサミンと蛍光体とを均一に分散、被覆したものである。
なお、所定の粒径の蛍光体が分散された塗料（蛍光塗料）を砂粒の表面に塗布することによっても本出願における蛍光砂を得ることが可能である。
【００４１】
本実施例の中子１０は、ＲＣＳ１１と蛍光砂１２とを所定の割合で混合したもの、を所定の温度に加熱した金型上に供給することにより形成される。
なお、ＲＣＳ１１と蛍光砂１２とを混合する「所定の割合」は、後述の如く、中子１０を鋳物から除去した後に鋳物の表面に残留する砂、すなわち残砂の量に応じて適宜選択することが望ましい。また、当該所定の割合は、蛍光砂１２が１００％の場合、すなわち中子１０を構成する砂を全て蛍光砂１２とする場合、も含まれる。
【００４２】
以下では、図２を用いて本発明に係る残砂検出装置の第一実施例である残砂検出装置１の構成について説明する。
本実施例の残砂検出装置１は、蛍光砂１２を少なくとも一部に含む中子１０をシリンダヘッド１５から除去した後にシリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２を検出する装置であり、主として照射手段２、検出手段３、制御手段４等を具備する。
【００４３】
残砂検出装置１による残砂の検出の対象となるシリンダヘッド１５は、本出願における鋳物の実施の一形態であり、形状が複雑でアンダーカット部や中空部、例えば、孔１５ａ・１５ｂ・１５ｃ・１５ｄ等を有することから、中子１０を用いて鋳造される。
なお、本実施例においては、孔１５ａ・１５ｂ・１５ｃ・１５ｄがシリンダヘッド１５の内部で連通しているものとする。
【００４４】
照射手段２は、シリンダヘッド１５の表面、特に中子１０と接触していた部分およびその周囲（すなわち、中子１０に含まれる蛍光砂１２が残砂として残留し得る部分）に紫外線、Ｘ線または電子線を照射するものである。
本実施例の照射手段２は主として光源２１、照射側ライトガイド２２等を具備する。
【００４５】
光源２１は所定の波長の紫外線、Ｘ線または電子線を発生させるものである。
本実施例の照射側ライトガイド２２は、単数の光ファイバーケーブル、または複数の光ファイバーケーブルを束ねたもの、の外周を被覆したものであり、その一端が光源２１に接続され、他端は孔１５ｄの内部に差し込まれている。照射側ライトガイド２２は光源２１により発生した所定の波長の紫外線、Ｘ線または電子線を伝送し、シリンダヘッド１５の表面、特に孔１５ａ・１５ｂ・１５ｃ・１５ｄの内周面、すなわち中子１０と接触していた部分およびその周囲に照射する。
なお、照射側ライトガイド２２としては、コア材の屈折率をクラッド材の屈折率よりも高くした光ファイバーを用いたいわゆるポリマーライトガイドを用いることが可能であるが、コア部分を中空にして当該中空部分にクラッド材よりも屈折率が大きい液体を充填した光ファイバーを用いたいわゆるリキッドライトガイドを用いることが望ましい。
これは、リキッドライトガイドは波長の短い紫外線やＸ線、電子線の伝送時の損失が少ないため、シリンダヘッド１５の表面により強い紫外線やＸ線、電子線を照射することが可能だからである。
【００４６】
検出手段３は、シリンダヘッド１５の表面に残留する蛍光砂１２が照射手段２により紫外線、Ｘ線または電子線が照射されて発する可視光または紫外線を検出するものである。
検出手段３は主として検出側ライトガイド３１・３２・３３、シャッター３４、検出ヘッド３５、フォトンカウンター３６等を具備する。
【００４７】
検出側ライトガイド３１・３２・３３はシリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２、より厳密には蛍光砂１２に被覆された蛍光体が発する可視光または紫外線を伝送するものである。検出側ライトガイド３１・３２・３３の一端、すなわち受光部はそれぞれ孔１５ａ・１５ｂ・１５ｃに差し込まれており、孔１５ａ・１５ｂ・１５ｃの内周面に残留する蛍光砂が発する可視光または紫外線を他端に伝送する。
【００４８】
なお、検出側ライトガイド３１・３２・３３としては、コア材の屈折率をクラッド材の屈折率よりも高くした光ファイバーを用いたいわゆるポリマーライトガイドを用いることが可能であるが、コア部分を中空にして当該中空部分にクラッド材よりも屈折率が大きい液体を充填した光ファイバーを用いたいわゆるリキッドライトガイドを用いることが望ましい。
これは、リキッドライトガイドは可視光や紫外線の伝送時の損失が少ないため、シリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２の検出精度を向上させることが可能だからである。
【００４９】
また、本実施例では、検出側ライトガイド３１・３２・３３の受光部に図示せぬ広角度のレンズを設けている。このように構成することにより、検出側ライトガイド３１・３２・３３の視野角、すなわち蛍光砂１２の発する可視光または紫外線を受光可能な範囲が広くなり、より確実にシリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２を検出することが可能である。上記広角度のレンズの具体例としては、魚眼レンズ等が挙げられる。
【００５０】
シャッター３４は、本実施例の如く、複数の検出側ライトガイド（三つの検出側ライトガイド３１・３２・３３）を具備する場合において、該複数の検出側ライトガイドと後述するフォトンカウンター３６との間に配置され、該複数の検出側ライトガイドが伝送する可視光または紫外線をそれぞれ遮断または通過するように切り替え可能とするものである。
従って、検出側ライトガイドを複数具備しない場合には、シャッター３４を省略することも可能である。
【００５１】
検出ヘッド３５は、主としてフィルター３５ａ、光電子倍増管３５ｂ等を具備する。
検出ヘッド３５は、検出側ライトガイド３１・３２・３３と後述するフォトンカウンター３６との間（より厳密には、シャッター３４と後述するフォトンカウンター３６との間）に配置される。
【００５２】
フィルター３５ａは、検出側ライトガイド３１・３２・３３のいずれかからシャッター３４を経て伝送されてきた蛍光砂が発する可視光または紫外線を選択的に通過させるものである。
ここで、本出願における「蛍光砂が発する可視光または紫外線を選択的に通過させる」とは、蛍光砂が発する可視光または紫外線が通過する際の損失が、蛍光砂が発する可視光または紫外線に対応する波長以外の波長を持つ可視光または紫外線が通過する際の損失よりも相対的に小さいことを指すものとする。
【００５３】
光電子倍増管３５ｂは、フィルター３５ａを通過した可視光または紫外線を増幅するものであり、可視光または紫外線を電子に変換する光電面と、該変換された電子を増幅して電流パルス信号を出力する電子倍増管と、を具備する。
【００５４】
なお、本実施例の検出ヘッド３５についてはフィルター３５ａおよび光電子倍増管３５ｂを具備する構成としたが、光電子倍増管３５ｂに代えてイメージインテンシファイア付きフォトダイオードアレイ検出器を具備する構成や、光電子倍増管３５ｂに代えてＣＣＤ検出器を具備する構成としてもフィルター３５ａを通過した可視光または紫外線を増幅することが可能である。
【００５５】
フォトンカウンター３６は検出側ライトガイド３１・３２・３３により伝送された可視光または紫外線の量を検出するものである。
本実施例の場合、検出側ライトガイド３１・３２・３３により伝送された可視光または紫外線は、シャッター３４を経て検出ヘッド３５に到達し、検出ヘッド３５にて可視光または紫外線の量に応じた電流パルス信号に変換される。そして、フォトンカウンター３６は当該電流パルス信号に基づいて検出側ライトガイド３１・３２・３３により伝送された可視光または紫外線の量を検出する。
【００５６】
制御手段４は、残砂検出装置１を構成する各部材の動作を制御するとともに、残砂検出装置１による検出結果を記憶するものである。
制御手段４は主として制御部４１、入力部４２、表示部４３等を具備する。
【００５７】
制御部４１は照射手段２や検出手段３の動作を制御するためのプログラムを格納する格納手段、該プログラム群を展開する展開手段、該プログラム群に従って所定の演算を行う演算手段、残砂検出装置１による検出結果を記憶する記憶手段等を具備する。
制御部４１は、より具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であっても良い。
また、制御部４１は専用品でも良いが、市販のパソコンやワークステーション等を用いて達成することも可能である。
【００５８】
入力部４２は、作業者等が残砂検出装置１による残砂の検出に係るデータ等を制御部４１に入力するものである。
入力部４２は専用品でも良いが、市販のキーボードやタッチパネル等を用いて達成することも可能である。
【００５９】
表示部４３は、入力部４２により入力されたデータ、および残砂の検出結果等を表示するものである。
表示部４３は専用品でも良いが、市販のモニターや液晶ディスプレイ等を用いて達成することも可能である。
【００６０】
以下では、図３を用いて本発明に係る残砂検出装置の第二実施例である残砂検出装置１０１の構成について説明する。
本実施例の残砂検出装置１０１は、蛍光砂１２を少なくとも一部に含む中子１０をシリンダヘッド１５から除去した後にシリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２を検出する装置であり、主として照射手段１０２、検出手段１０３、等を具備する。
【００６１】
照射手段１０２はシリンダヘッド１５の表面、特に中子１０と接触していた部分およびその周囲（すなわち、中子１０に含まれる蛍光砂１２が残砂として残留し得る部分）に紫外線、Ｘ線または電子線を照射するものである。
照射手段１０２は主として光源１２１、照射側ライトガイド１２２等を具備する。光源１２１、照射側ライトガイド１２２の構成についてはそれぞれ上述の光源２１、照射側ライトガイド２２の構成と略同じである。
【００６２】
検出手段１０３は、シリンダヘッド１５の表面に残留する蛍光砂１２が照射手段１０２により紫外線、Ｘ線または電子線が照射されて発する可視光または紫外線を検出するものである。
検出手段１０３は主としてボアスコープ１３１、モニター１３２等を具備する。
【００６３】
ボアスコープ１３１は挿入部１３１ａ、接眼部１３１ｂ、ケーブル１３１ｃ等を具備する。
【００６４】
挿入部１３１ａはステンレス等からなる管状の部材の内部に画像伝送用のレンズを複数設けたもの、またはライトガイド（光ファイバー等からなる）からなる。挿入部１３１ａは先端部（受光部）が捉えた画像を基部に伝送する。
挿入部１３１ａは細長い形状をしており、目視で確認することが困難な孔の内部等に挿入して該内部を観察する場合に適している。
【００６５】
また、本実施例では、挿入部１３１ａの受光部に図示せぬ広角度のレンズを設けている。このように構成することにより、挿入部１３１ａの視野角、すなわち蛍光砂１２の発する可視光または紫外線を受光可能な範囲が広くなり、より確実にシリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２を検出することが可能である。上記広角度のレンズの具体例としては、魚眼レンズ等が挙げられる。
【００６６】
接眼部１３１ｂは挿入部１３１ａが伝送する画像を作業者等が目視で確認するためのものである。接眼部１３１ｂは挿入部１３１ａの基部に接続される。
【００６７】
ケーブル１３１ｃは光ファイバー等からなる。ケーブル１３１ｃの一端は接眼部１３１ｂ（より厳密には、挿入部１３１ａの基部）に接続され、他端はモニター１３２に接続される。ケーブル１３１ｃは挿入部１３１ａが捉えた画像をモニター１３２に伝送する。
【００６８】
モニター１３２はボアスコープ１３１により捉えられ、伝送されてきた画像を表示するものである。
【００６９】
以下では、図４を用いて、本発明に係る残砂検出方法の実施例について説明する。
なお、以下では便宜上、図２に示す残砂検出装置１を用いて説明する。
【００７０】
図４に示す如く、残砂検出方法の実施例は、主として蛍光砂形成工程２０１、中子形成工程２０２、鋳造工程２０３、中子除去工程２０４、残砂検出工程２０５等を具備する。
【００７１】
蛍光砂形成工程２０１は、砂に蛍光体を被覆して蛍光砂を形成する工程である。
本実施例の場合、出発材となる砂と、バインダーとなる液状または溶融フェノール樹脂とヘキサミンと、蛍光体と、を加熱混練することにより砂粒の表面にフェノール樹脂とヘキサミンと蛍光体とを均一に分散、被覆して、蛍光砂１２を形成する。
蛍光砂形成工程２０１が終了したら、中子形成工程２０２に移行する。
【００７２】
中子形成工程２０２は、蛍光砂を少なくとも一部に含む中子を形成する工程である。
本実施例の場合、蛍光砂１２、またはＲＣＳ１１と蛍光砂１２とを所定の割合で混合したもの、を所定の温度に加熱した金型上に供給することにより中子１０を形成する。
中子形成工程２０２が終了したら、鋳造工程２０３に移行する。
【００７３】
鋳造工程２０３は、中子を用いて所定の形状の鋳物を鋳造する工程である。
本実施例の場合、中子１０が内部に配置された図示せぬ鋳型の内部に溶湯を供給し、該溶湯を凝固させて所定の形状に成形することによりシリンダヘッド１５を鋳造する。
鋳造工程２０３が終了したら、中子除去工程２０４に移行する。
【００７４】
中子除去工程２０４は、鋳物から中子を除去する工程である。
本実施例の場合、中子１０を細かく砕く、すなわち崩壊させることにより、シリンダヘッド１５から中子１０を除去する。中子１０を崩壊させる方法の一例としては、シリンダヘッド１５に振動を付与して中子１０を崩壊させる方法が挙げられる。
中子除去工程２０４が終了したら、残砂検出工程２０５に移行する。
【００７５】
残砂検出工程２０５は、鋳物の表面に紫外線、Ｘ線または電子線を照射し、該鋳物の表面に残留する蛍光砂が発する可視光または紫外線を検出する工程である。
本実施例の場合、残砂検出装置１の照射手段２により中子１０を除去したシリンダヘッド１５の表面（より厳密には、孔１５ａ・１５ｂ・１５ｃの内周面等、中子１０と接触していた部分およびその周囲）に紫外線、Ｘ線または電子線を照射し、残砂検出装置１の検出手段３によりシリンダヘッド１５の表面に残留する蛍光砂１２が発する可視光または紫外線を検出する。
【００７６】
以上の如く、本発明に係る中子の実施の一形態である中子１０は、
砂に蛍光体を被覆して形成した蛍光砂１２を少なくとも一部に含むものである。
このように構成することにより、中子１０を用いて鋳造したシリンダヘッド１５の表面に紫外線、Ｘ線または電子線を照射すると、該表面に残留している蛍光砂１２は可視光または紫外線を発する。そのため、シリンダヘッド１５の表面に残留する蛍光砂１２を容易かつ確実に検出することが可能である。
【００７７】
また、本発明に係る残砂検出方法の実施例は、
砂に蛍光体を被覆して蛍光砂１２を形成する蛍光砂形成工程２０１と、
蛍光砂１２を少なくとも一部に含む中子１０を形成する中子形成工程２０２と、
中子１０を用いてシリンダヘッド１５を鋳造する鋳造工程２０３と、
シリンダヘッド１５から中子１０を除去する中子除去工程２０４と、
シリンダヘッド１５の表面に紫外線、Ｘ線または電子線を照射し、シリンダヘッド１５表面に残留する蛍光砂１２が発する可視光または紫外線を検出する残砂検出工程２０５と、
を具備するものである。
このように構成することにより、シリンダヘッド１５の表面に残留する蛍光砂１２を容易かつ確実に検出することが可能である。
【００７８】
また、本発明に係る残砂検出装置の第一（二）実施例である残砂検出装置１（残砂検出装置１０１）は、
蛍光体を被覆した蛍光砂１２を少なくとも一部に含む中子１０をシリンダヘッド１５から除去した後に、シリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２を検出する残砂検出装置であって、
シリンダヘッド１５の表面に紫外線、Ｘ線または電子線を照射する照射手段２（照射手段１０２）と、
蛍光砂１２が発する可視光または紫外線を検出する検出手段３（検出手段１０３）と、
を具備するものである。
このように構成することにより、シリンダヘッド１５の表面に残留する蛍光砂１２を容易かつ確実に検出することが可能である。
【００７９】
また、本発明に係る残砂検出装置の第一（二）実施例である残砂検出装置１（残砂検出装置１０１）の照射手段２（照射手段１０２）は、
所定の波長の紫外線、Ｘ線または電子線を発生させる光源２１（光源１２１）と、
光源２１（光源１２１）により発生した所定の波長の紫外線、Ｘ線または電子線を伝送し、シリンダヘッド１５の表面に照射する照射側ライトガイド２２（照射側ライトガイド１２２）と、
を具備するものである。
このように構成することにより、シリンダヘッド１５の表面、特に中子１０と接触していた部分およびその周囲の形状が複雑な場合でも、確実に所定の波長の紫外線、Ｘ線または電子線を照射することが可能である。
【００８０】
また、本発明に係る残砂検出装置の第一（二）実施例である残砂検出装置１（残砂検出装置１０１）の照射手段２（照射手段１０２）の照射側ライトガイド２２（照射側ライトガイド１２２）は、リキッドライトガイドであるものである。
このように構成することにより、紫外線やＸ線、電子線の伝送時の損失が少なく、シリンダヘッド１５の表面により強い紫外線やＸ線、電子線を照射することが可能である。
【００８１】
また、本発明に係る残砂検出装置の第一実施例である残砂検出装置１の検出手段３は、
シリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２が発する可視光または紫外線を伝送する検出側ライトガイド３１・３２・３３と、
検出側ライトガイド３１・３２・３３により伝送された可視光または紫外線の量を検出するフォトンカウンター３６と、
を具備するものである。
このように構成することにより、シリンダヘッド１５の表面に残留する蛍光砂１２を容易かつ確実に検出することが可能である。
また、シリンダヘッド１５の表面に残留する蛍光砂１２の検出に要する時間を短縮することが可能である。
さらに、シリンダヘッド１５の表面に残留する蛍光砂１２の検出に要する時間を短縮することが可能であることから、シリンダヘッド１５の製造工程に組み込んで全数検査に用いることが可能となり、シリンダヘッド１５の品質向上に寄与する。
【００８２】
また、本発明に係る残砂検出装置の第一実施例である残砂検出装置１の検出手段３は、
検出側ライトガイド３１・３２・３３を具備する場合において、
検出側ライトガイド３１・３２・３３とフォトンカウンター３６との間に配置され、検出側ライトガイド３１・３２・３３が伝送する可視光または紫外線をそれぞれ遮断または通過するように切り替え可能とするシャッター３４を具備するものである。
このように構成することにより、シリンダヘッド１５の表面の複数の箇所に残留する蛍光砂１２を検出する場合に、その都度検出側ライトガイドの位置を変えて検出する必要が無く、作業性に優れる。
【００８３】
また、本発明に係る残砂検出装置の第一実施例である残砂検出装置１の検出手段３は、
検出側ライトガイド３１・３２・３３とフォトンカウンター３６との間に配置され、蛍光砂１２が発する可視光または紫外線を選択的に通過させるフィルター３５ａと、フィルター３５ａを通過した可視光または紫外線を増幅する光電子倍増管３５ｂと、を具備する検出ヘッド３５、
を具備するものである。
このように構成することにより、蛍光砂１２が発する可視光または紫外線が微弱な場合でもこれを確実に検出することが可能である。
【００８４】
また、本発明に係る残砂検出装置の第一実施例である残砂検出装置１の検出手段３の検出側ライトガイド３１・３２・３３は、リキッドライトガイドであるものである。
このように構成することにより、可視光や紫外線の伝送時の損失が少ないため、シリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２の検出精度を向上させることが可能である。
【００８５】
また、本発明に係る残砂検出装置の第一実施例である残砂検出装置１の検出手段３の検出側ライトガイド３１・３２・３３は、その受光部に広角度のレンズを設けたものである。
このように構成することにより、検出側ライトガイド３１・３２・３３の視野角、すなわち蛍光砂１２の発する可視光または紫外線を受光可能な範囲が広くなり、より確実にシリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２を検出することが可能である。
【００８６】
また、本発明に係る残砂検出装置の第二実施例である残砂検出装置１０１の検出手段１０３は、ボアスコープ１３１を具備するものである。
このように構成することにより、シリンダヘッド１５の表面に残留する蛍光砂１２を容易かつ確実に検出することが可能である。
【００８７】
また、本発明に係る残砂検出装置の第二実施例である残砂検出装置１０１の検出手段１０３のボアスコープ１３１は、その受光部に広角度のレンズを設けたものである。
このように構成することにより、ボアスコープ１３１の視野角、すなわち蛍光砂１２の発する可視光または紫外線を受光可能な範囲が広くなり、より確実にシリンダヘッド１５の表面に残留した蛍光砂１２を検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る中子の実施の一形態を示す図。
【図２】本発明に係る残砂検出装置の第一実施例を示す図。
【図３】本発明に係る残砂検出装置の第二実施例を示す図。
【図４】本発明に係る残砂検出方法の実施例を示すフロー図。
【符号の説明】
【００８９】
１      残砂検出装置
２      照射手段
３      検出装置
１０    中子
１２    蛍光砂
１５    シリンダヘッド（鋳物）
【図１】
2006218495.tif 000003
【図２】
2006218495.tif 000004
【図３】
2006218495.tif 000005
【図４】
2006218495.tif 000006